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 Klopfregelung (100 Oktan) [Drucken]
Erstellt: 28.12.2003 16:46:35
(Update: 25.11.2006 13:15:04)
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Bringt das Benzin mit 100 Oktan mehr an Leistung?
Diese Frage taucht immer wieder auf und ich versuche mal durch Erklärung der Zusammenhänge etwas Licht in das Dunkel zu bringen. Für mich stellt sich dies als ein Versuch der Mineralölindustrie auf den Zug "Wunsch nach Tuning und Leistungssteigerung durch die jugendlichen Fahrer" aufzuspringen und daran zu verdienen.
Durch die adaptive Zündwinkelverstellung in unseren Autos können wir niederoktaniges Benzin als auch höheroktaniges Benzin fahren und der Motor hat dadurch unterschiedliche Leistungen. Niederoktaniges Benzin neigt hierbei eher zum Klopfen als höheroktaniges Benzin und deshalb gilt allgemein je höher die Oktanzahl desto höher ist die Leistungsausbeute. Die Oktanzahl gibt vereinfacht die Zündwilligkeit des Gemisches an. Je höher die Oktanzahl desto zündunwilliger das Gemisch, desto größer seine Klopffestigkeit.
Erklärung:
Das Klopfen oder Klingeln eines Motors ist eine unkontrollierte Verbrennung des Treibstoffes und kann bei andauernden Zustand zu Motorschäden z.B. in den Lagern des Motors führen. Das Klopfen welches es als Beschleunigungsklopfen und als Hochgeschwindigkeitsklopfen, wobei das letztere das eigentliche gefährlichere Klopfen ist, entwickelt zusätzliche Hitze. Die Flamme breitet sich mit über 30m/s vom Zündfunken her aus. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit variiert nach der Kraftstoffzusammensetzung und den baulichen Gegebenheiten des Zylinders, sind aber für das eigentliche Klopfen nicht relevant. Das eigentliche Klopfen entsteht durch unkontrollierte Selbstentzündung des Gasgemisches an den heißen Restgasen, obwohl die Flammenfront es noch nicht erreicht hat. So entstehen zusätzliche Druckspitzen die das Klopfen verursachen.
Die maximale Leistungsausbeute liegt aber genau auf diesem Punkt oder kurz danach. Es ist aber nicht möglich die Klopfneigung des Benzins direkt zu messen und kann nur im „Einsatz“ und durch das Auftreten eben dieses Fehlerzustandes ermittelt werden. Da die Explosionsgeschwindigkeit des Luftgasgemisches in den verschiedenen Betriebszuständen des Motors annähernd identisch ist, kann man sie für weitere Betrachtungen als konstant ansehen. Es muss also „rechtzeitig“ sprich früh vor erreichen des Oberen Todpunktes (OT) des Kolbens im Zylinder das Gemisch gezündet werden, damit es unmittelbar nach durchlaufen des OT der aufbauende und maximale Gasdruck an dem Kolben seine Arbeit verrichten kann und damit den Motor antreibt. Liegt dieser Zeitpunkt zu früh vor OT, ist die Frühzündung zu groß, kommt es zum Klopfen und der max. Gasdruck wirkt der Aufwärtsbewegung des Kolbens entgegen und der Motor wird sogar gebremst. Dieser Zustand wird durch die am Zylinderkopf befindlichen Klopfsensoren gemessen und an die Zündregelung im STG übermittelt. Das STG verstellt sofort den Zündzeitpunkt auf „spät“, also weniger Frühzündung, in vordefinierten Schrittgrößen. Durch den Regelkreis wird dies solange wiederholt bis kein Klopfen mehr festgestellt wird. Danach wird wieder in sehr kleinen Schritten mehr Frühzündung gegeben bis der vordefinierte Kennfeldwert für diesen Motorbetriebszustandes passende Kennfeld erreicht ist. Da die Klopfneigung durch Bauteiletoleranzen und durch starke Betriebszustandsenderungen für jeden Zylinder stark abweichen kann, werden Klopfsensoren pro Zylinder verwendet. Werden niederoktanige Benzine als für den Standard vorgesehen verwendet erhöht sich also die Klopfhäufigkeit. Im STG sind nun Kennfelder für den Betrieb mit verschiedenen Benzinsorten mit unterschiedlichen Oktanzahlen hinterlegt. Bei start des Motors wird das Kennfeld mit der höchsten Leistungsausbeute gewählt und nach entsprechender Fehlerauswertung (Überschreitung eines Fehlerschwellwertes) des Regelkreises durch auftreten von Klopfen auf ein anderes Kennfeld für niederoktanigeres Benzin umgeschaltet.
Dieses Prozedere ist nur für Saugmotoren zutreffend und für Turbomotoren noch viel komplexer.
Durch den Fahrerwunsch wird im STG im Kennfeld für Lade
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